使用 DAC 使電源監(jiān)控電路變得更簡單

TI 的 10 位 DAC53608 精密 DAC 是小型、經(jīng)濟(jì)高效的電壓輸出 DAC 新系列中的首創(chuàng)，它為這一設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供了這樣的解決方案。

電源監(jiān)控是幾乎所有使用跨多個板或模塊共享電源軌的電源應(yīng)用所需的電路。該電路雖然對于在發(fā)生故障時保護(hù)系統(tǒng)級組件是必要的，但通常被認(rèn)為會增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本。因此，經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的電源監(jiān)控電路成為任何設(shè)計(jì)人員面臨的主要挑戰(zhàn)之一。需要此類監(jiān)控電路的常見應(yīng)用包括通信設(shè)備、電池測試系統(tǒng)和自動測試設(shè)備。

圖 1 提供了如何實(shí)施電源電壓或電流監(jiān)控的簡單高級視圖。簡而言之，每個精密 DAC 為每個窗口比較器設(shè)置一個閾值，并將其與測得的電壓或電流進(jìn)行比較。如果測量值超出編程范圍，比較器可以觸發(fā)系統(tǒng)處理器。為簡潔起見，我將專注于電壓監(jiān)控器，因?yàn)榭梢砸灶愃频姆绞綄?shí)現(xiàn)電流監(jiān)控器。

圖 1：電源監(jiān)控框圖

實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控的一種常見方法是檢測控制回路內(nèi)的故障方向，以便正確調(diào)節(jié)電源。讓我們使用 DAC53608 10 位 DAC 和 TLV1701 雙比較器來說明這個簡單的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)需要來自每個監(jiān)控電路的兩個觸發(fā)輸出，如圖 2 所示。兩個 DAC 通道獨(dú)立生成高閾值電壓和低閾值電壓。電阻器 RA 和 RB 將被監(jiān)測電壓 (V IN )的標(biāo)稱值帶入 DAC 的范圍內(nèi)。此處最好使用開漏比較器，以便在處理電路的輸入/輸出電壓電平處生成觸發(fā)信號。當(dāng)衰減輸入電壓超過 V TH-HI 時，輸出 V ALARM-HI變低。類似地，當(dāng)衰減輸出電壓降低到低于 V TH-LO時，V ALARM-LO變低；否則輸出被拉高。圖 3 顯示了該電路不同節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波形。

圖 2：控制回路的窗口比較器

圖 3：雙輸出波形

雖然以前的控制回路方法非常有用，但它確實(shí)需要每個監(jiān)控通道兩個觸發(fā)引腳，因此可能比必要的更復(fù)雜。對于只需要簡單的單一故障指示的應(yīng)用，可以將電路進(jìn)一步簡化為開環(huán)。

圖 4 說明了一種通過組合開漏比較器輸出來生成單個觸發(fā)輸出的簡單方法。如果任一比較器輸出為低電平，則該觸發(fā)輸出變?yōu)榈碗娖?。請注意，您不能在控制回路?nèi)使用此電路，因?yàn)檩敵鰞H傳達(dá)故障條件，而不是故障類型。圖 5 顯示了該故障指示電路的相應(yīng)波形，您可以看到，只要有故障，觸發(fā)輸出就為低電平。

圖 4：用于故障指示的窗口比較器

圖 5：故障指示波形

前面的兩個監(jiān)控示例要求每個監(jiān)控通道使用兩個 DAC，以便在閾值電壓電平上提供完全可編程性。但是，在某些應(yīng)用中，您可以固定高低閾值電壓之間的比率；因此，僅需要一個 DAC 來編程標(biāo)稱電壓（開環(huán)）。在這些情況下，您可以將所需 DAC 通道的數(shù)量減少一半，如圖 6 所示。這里，DAC 設(shè)置高閾值電壓，而低閾值電壓由電阻比定義，如公式中所示圖 6。

圖 6：資源優(yōu)化故障指示

10 位 DAC53608 是小型低成本 DAC 系列中的首創(chuàng)，是一款八通道緩沖電壓輸出 DAC，采用 3 毫米 x 3 毫米方形扁平無引線封裝。它提供單電源操作，還提供 8 位引腳兼容版本，即 DAC43608。這些 DAC 提供一個 I 2 C 接口，其器件地址可使用單個硬件引腳配置多達(dá)四個不同的值，從而允許使用多達(dá) 32 個通道而無需使用 I 2 C 緩沖器。該 DAC 系列的一、二和四通道版本即將推出，其中一些帶有串行外設(shè)接口以及非易失性存儲器。